A Spinoff a Day – Ekotrope: dallo Sky-crane alla costruzione di edifici

Portare l’Uomo su Marte è l’obiettivo più grande su cui NASA sta ragionando negli ultimi anni. Se ricordate i “7 minuti di terrore” che abbiamo vissuto quando Curiosity atterrò sul pianeta rosso tre anni fa, ricorderete anche che furono dovuti al tempo necessario affinché ci giungesse il segnale di buona riuscita del lavoro dello Sky-crane. Il più grande paracadute supersonico mai costruito, un sistema in grado di far appoggiare dolcemente sul suolo marziano un rover 10 volte più massivo dei suoi predecessori, e 1.600 km/h più veloce.

Come si è riusciti a progettare una struttura del genere? E perché lo si è fatto? Nel 2003 Spirit e Opportunity arrivarono su Marte rimbalzando all’interno di grossi airbags, sicuramente più economici di una gru spaziale, ma il loro peso era molto inferiore rispetto a quello di Curiosity. Per lui serviva un progetto all’avanguardia, che permettesse un atterraggio morbido ed evitasse un eccessivo spostamento di sabbia, così da preservare i delicati sensori del rover. Solo questo? Forse no. Se vogliamo davvero, un giorno, raggiungere Marte con missioni manned, dobbiamo già iniziare a ragionare sulle diverse problematiche, e dimostrare la fattibilità di un sistema in grado di far atterrare su un altro pianeta una delicatissima massa di 900 kg è sicuramente un passo d’importanza storica.

Torniamo ora alla prima domanda: come è stata progettata una struttura del genere? “Avevamo letteralmente migliaia di metodi potenziali per raggiungere Marte”, spiega Nantel Suzuki, un manager della divisione NASA per l’Esplorazione. “In effetti c’era molta incertezza sulla scelta del sistema migliore. Avevamo bisogno di qualcosa che portasse buonsenso e coerenza all’interno del processo”. Negli anni 2000 NASA si appoggiò al MIT (Massachusetts Institute of Technology) finanziando una ricerca che portasse ad un software adatto. La sfida fu accolta da Ed Crawley, professore di aeronautica ed astronautica, ingegnere e candidato astronauta che si era distinto nell’ambito dei progetti per le missioni lunari e di osservazione della Terra. Con il suo team riuscì a dar vita ad un algoritmo che valutava un insieme di variabili – combinazioni progettuali – per scegliere le opzioni migliori in termini di costi ed efficienza energetica, che dessero le più alte chance di successo.

Nel 2010 Crawley sviluppò un software basato sull’ottimo paretiano, un grafico che prevede come risultato la soluzione perfetta, o meglio, non migliorabile se non a discapito di un’altra variabile. Questo è il concetto utilizzato per la realizzazione dello Sky-crane, e che ora sta alla base di Ekotrope, un programma che analizza potenzialmente infiniti metodi di costruzione degli edifici, valutando costi, efficienza energetica, livelli di isolamento, materiali, combinazioni di finestre e pavimenti, e procura un diagramma in cui scegliere la soluzione migliore (la meno costosa e più efficiente). Secondo il CEO di Ekotrope, Ziv Rozenblum, un cliente tipico finisce con il scegliere un tipo di casa che risulta essere più efficiente del 40% rispetto al progetto iniziale, risparmiando in media dai 1.000 ai 3.000 $. “A volte i risultati sono incredibili”, continua, “ad esempio, una cliente credeva che il suo miglior investimento fosse quello di acquistare pareti molto costose per isolare la casa dal freddo durante l’inverno. Dopo aver usato Ekotrope, il team la convinse ad investire in un camino. Un camino efficiente le ha dato gli stessi risultati delle pareti isolanti facendola risparmiare il 90% del costo. Quando abbiamo concluso, la signora aveva risparmiato 20.000$!”

Ekotrope: il software che aiuta a progettare case con maggior efficienza energetica. © NASA / Veronica Remondini

Per approfondire:

Spinoff nel dettaglio [ENG]

Simulazione dell’atterraggio di Curiosity

Sito di Ekotrope [ENG]

Brevetto per Ekotrope [ENG]

Presentazione completa powerpoint originale in inglese, traduzione italiana a cura di Veronica Remondini.